平時講的氫(qing)脆(cui)為由內氫(qing)或者(zhe)外氫(qing)導致而形成的可(ke)逆氫(qing)脆(cui)，其主要特點如下：


 1. 應(ying)(ying)變速度(du)(du)低(di)氫脆(cui)敏感性強，形變速度(du)(du)的(de)增高導致(zhi)氫脆(cui)發生(sheng)的(de)溫度(du)(du)范疇變窄、塑性減(jian)小、幅度(du)(du)變低(di)，即氫脆(cui)不容(rong)易發生(sheng)。此外，如果應(ying)(ying)變速度(du)(du)高于某臨界值(zhi)，則氫脆(cui)不會(hui)發生(sheng)。


 2. 氫(qing)脆(cui)對高(gao)強(qiang)度鋼較敏感(gan)，這是由(you)于高(gao)強(qiang)度鋼在熱(re)力(li)學(xue)上(shang)比較不穩定，容易發生(sheng)脆(cui)化，氫(qing)脆(cui)的(de)敏感(gan)性(xing)隨著材料(liao)屈服極限值的(de)升高(gao)而升高(gao)。


 3. 氫(qing)脆(cui)對含氫(qing)量較敏感，鋼的(de)氫(qing)脆(cui)臨(lin)界應力值隨著氫(qing)濃度(du)的(de)增加而(er)下降，同時鋼發生氫(qing)脆(cui)的(de)孕(yun)育期和破壞時間(jian)均隨著氫(qing)濃度(du)的(de)升高而(er)縮短。


 4. 氫(qing)(qing)脆的(de)產(chan)生(sheng)是在(zai)某(mou)個應(ying)(ying)(ying)力范圍之內的(de)，即氫(qing)(qing)脆的(de)產(chan)生(sheng)存在(zai)一(yi)個上、下(xia)臨(lin)界(jie)應(ying)(ying)(ying)力值(zhi)，其為一(yi)種延(yan)遲破(po)(po)壞。只(zhi)有當應(ying)(ying)(ying)力在(zai)上、下(xia)臨(lin)界(jie)應(ying)(ying)(ying)力值(zhi)之間(jian)時延(yan)遲破(po)(po)壞才會發生(sheng)，其發生(sheng)主要有三個階段(duan)，分別為孕育(yu)期、裂紋在(zai)應(ying)(ying)(ying)力作用下(xia)長大及失穩(wen)斷(duan)裂。而應(ying)(ying)(ying)力低于下(xia)臨(lin)界(jie)應(ying)(ying)(ying)力值(zhi)時不(bu)(bu)管時間(jian)多久都不(bu)(bu)會出現(xian)脆斷(duan)現(xian)象；當應(ying)(ying)(ying)力高于上臨(lin)界(jie)應(ying)(ying)(ying)力值(zhi)時就能夠出現(xian)瞬時脆斷(duan)的(de)現(xian)象。

 

 5. 溫(wen)度(du)越高氫(qing)脆敏(min)感性(xing)(xing)越低，即氫(qing)脆具有低脆性(xing)(xing)溫(wen)度(du)特(te)征(zheng)。此外，氫(qing)脆的(de)裂紋(wen)擴展具有不連續(xu)的(de)特(te)征(zheng)，很少(shao)出現分(fen)支并且通(tong)常(chang)情況(kuang)下很少(shao)在(zai)材料的(de)表面形成裂紋(wen)源。



在(zai)應(ying)力影(ying)響下(xia)，氫能(neng)夠在(zai)裂紋尖(jian)端的三向應(ying)力區(qu)富集(ji)，導致材(cai)料(liao)斷裂應(ying)力減小從而造成脆性斷裂。現階段較為流(liu)行的氫脆機制如下(xia)：


1. 氫(qing)壓理論


  氫(qing)壓(ya)理論指出(chu)一些(xie)過飽和(he)的(de)(de)氧在(zai)金(jin)屬(shu)(shu)中的(de)(de)一些(xie)缺陷(xian)(xian)位(wei)置(zhi)（如孔隙，晶界）析出(chu)，并且H結(jie)合成H2能夠在(zai)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)這些(xie)缺陷(xian)(xian)處(chu)形(xing)成比較大(da)的(de)(de)內(nei)壓(ya)力(li)，該內(nei)壓(ya)力(li)跟(gen)外(wai)外(wai)應力(li)或者(zhe)金(jin)屬(shu)(shu)內(nei)部(bu)的(de)(de)殘余應力(li)形(xing)成合力(li)，當金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)屈服極限低(di)于這個合力(li)時，斷裂就會發(fa)生、即氫(qing)在(zai)金(jin)屬(shu)(shu)材料缺陷(xian)(xian)處(chu)所形(xing)成的(de)(de)內(nei)壓(ya)力(li)跟(gen)外(wai)應力(li)促(cu)進了裂紋的(de)(de)形(xing)成和(he)發(fa)展，


2. 吸附氫(qing)降低表面(mian)能理(li)論(lun)


  氫(qing)(qing)吸附在裂(lie)紋尖端時(shi)能(neng)夠導(dao)致金屬表面能(neng)減(jian)小，進面造(zao)成金屬的(de)(de)斷裂(lie)應力(li)減(jian)小，吸附氫(qing)(qing)降低表面能(neng)理論可以(yi)(yi)被用(yong)來很好地詮釋(shi)(shi)應變速率(lv)對(dui)氫(qing)(qing)脆的(de)(de)作用(yong)，闡明氫(qing)(qing)脆發生孕育期(qi)的(de)(de)存在及(ji)在較低的(de)(de)氫(qing)(qing)分壓條件下實驗(yan)過(guo)程中出現脆斷現象等(deng)。但(dan)是吸附氫(qing)(qing)降低表面能(neng)理論不可以(yi)(yi)用(yong)來解釋(shi)(shi)氫(qing)(qing)脆可逆性的(de)(de)特點，以(yi)(yi)及(ji)不可以(yi)(yi)解釋(shi)(shi)氫(qing)(qing)脆裂(lie)紋擴展具有不連續特征等(deng)。


3. 弱鍵理論(lun)


  氫在(zai)應力(li)(li)的(de)(de)作用下(xia)會在(zai)材(cai)料缺口或(huo)者裂(lie)紋(wen)尖端的(de)(de)三向應力(li)(li)區聚(ju)集，進(jin)而導致(zhi)該(gai)處(chu)金(jin)屬(shu)(shu)原子鍵(jian)(jian)的(de)(de)結(jie)合能(neng)降低，金(jin)屬(shu)(shu)在(zai)較小的(de)(de)應力(li)(li)作用下(xia)就會發生(sheng)脆性(xing)斷裂(lie)。氫能(neng)夠減弱(ruo)原子鍵(jian)(jian)結(jie)合能(neng)的(de)(de)原因在(zai)于氫的(de)(de)1S電子進(jin)人到了過渡族金(jin)屬(shu)(shu)元素沒有填滿的(de)(de)3d帶，使(shi)得金(jin)屬(shu)(shu)3d帶電子的(de)(de)密集度增強(qiang)，提高(gao)了金(jin)屬(shu)(shu)原子之間的(de)(de)排(pai)斥力(li)(li)、減弱(ruo)了其鍵(jian)(jian)力(li)(li)，進(jin)而導致(zhi)了金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)脆化。但是(shi)非過渡族由于金(jin)屬(shu)(shu)元素不(bu)存在(zai)3d帶，因而該(gai)理論的(de)(de)缺陷在(zai)于無(wu)法解釋(shi)非過渡族金(jin)屬(shu)(shu)合金(jin)，例如，鋁合金(jin)、鎂合金(jin)等的(de)(de)可逆(ni)性(xing)氫脆。


4. 氫氣團釘扎(zha)理論


  氫(qing)(qing)氣(qi)團(tuan)釘(ding)(ding)扎(zha)(zha)理(li)論(lun)指(zhi)出(chu)氫(qing)(qing)脆(cui)的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)生(sheng)是由于(yu)(yu)位(wei)錯(cuo)(cuo)的(de)(de)(de)(de)(de)移動(dong)(dong)(dong)受(shou)到(dao)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)釘(ding)(ding)扎(zha)(zha)作(zuo)用導(dao)致的(de)(de)(de)(de)(de)，同時氫(qing)(qing)與位(wei)錯(cuo)(cuo)之間的(de)(de)(de)(de)(de)互相(xiang)作(zuo)用理(li)論(lun)指(zhi)出(chu)氫(qing)(qing)脆(cui)僅存在(zai)于(yu)(yu)在(zai)特定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)及形(xing)變(bian)范疇之內。當(dang)溫(wen)度(du)處于(yu)(yu)小于(yu)(yu)臨界(jie)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)條件下，Cottrell氣(qi)團(tuan)能(neng)(neng)夠(gou)在(zai)含氫(qing)(qing)金屬的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)變(bian)過程中產生(sheng)。氫(qing)(qing)原子的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)在(zai)溫(wen)度(du)不太低但是形(xing)變(bian)速(su)度(du)較小的(de)(de)(de)(de)(de)條件下能(neng)(neng)夠(gou)與位(wei)錯(cuo)(cuo)運(yun)動(dong)(dong)(dong)速(su)度(du)相(xiang)適合，即Cottrell氣(qi)團(tuan)在(zai)落后于(yu)(yu)位(wei)錯(cuo)(cuo)一定(ding)(ding)距離的(de)(de)(de)(de)(de)情況下伴隨著(zhu)位(wei)錯(cuo)(cuo)運(yun)動(dong)(dong)(dong)而運(yun)動(dong)(dong)(dong)，即導(dao)致位(wei)錯(cuo)(cuo)不能(neng)(neng)自由運(yun)動(dong)(dong)(dong)，該(gai)(gai)種情形(xing)被稱(cheng)為氫(qing)(qing)對(dui)位(wei)錯(cuo)(cuo)移動(dong)(dong)(dong)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)釘(ding)(ding)扎(zha)(zha)效(xiao)應。該(gai)(gai)種效(xiao)應能(neng)(neng)夠(gou)導(dao)致材料發(fa)生(sheng)局部(bu)硬(ying)化的(de)(de)(de)(de)(de)現象(xiang)，新位(wei)錯(cuo)(cuo)在(zai)外力的(de)(de)(de)(de)(de)影響下連續(xu)產生(sheng)，當(dang)新位(wei)錯(cuo)(cuo)跟(gen) Cottrell氣(qi)團(tuan)在(zai)移動(dong)(dong)(dong)過程中碰到(dao)例如(ru)晶界(jie)等障礙時，就會(hui)在(zai)障礙處產生(sheng)氫(qing)(qing)氣(qi)集(ji)結(jie)及位(wei)錯(cuo)(cuo)塞積，在(zai)應力足夠(gou)大的(de)(de)(de)(de)(de)狀況下就會(hui)形(xing)成裂(lie)紋，并且會(hui)自此擴(kuo)展以及長大。